3.3 万有引定律的应用 课件-2023-2024学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

万有引力定律的应用 预测地球形状 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 Fw FN 从地球外看，由牛顿第二定律得： 在地面上看，物体静止则有： 由以上两式可得： ω 可以看出： 新课讲授 万有引力与重力 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 Fw FN 从地球外看，由牛顿第二定律得： 在地面上看，物体静止则有： 由以上两式可得： ω 重力加速度随纬度的升高而增大。 新课讲授 万有引力与重力 万有引力与重力 1、重力是万有引力的一个分力，方向是竖直向下，不是指向地心的。 2、重力加速度随纬度的升高而增大。 4、忽略地球自转 3、重力加速度随高度的升高而减小。 Fw G F向 1.与地球保持相对静止的在地面上的物体，若考虑地球自转的影响 重力是万有引力的一个分力，方向是竖直向下，不是指向地心的。 新课讲授 万有引力与重力 一、发现未知天体 到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星—— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。 新课讲授 三、发现未知天体 新课讲授 是天文观测数据不准确？ 是万有引力定律的准确性有问题？ 还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？ 三、发现未知天体 新课讲授 1845年亚当斯经过艰辛的计算得出未知行星质量约为天王星的3倍，运动轨道是半长轴为38.4天文单位的椭圆,并预言了未知行星1845年10月1日在天空中出现的位置. 亚当斯将结果寄给格林威治天文台台长艾里,但未引起重视，错失了发现海王星的机会。 英国天文学家 亚当斯(1819－1892) 三、发现未知天体 新课讲授 1846年9月，勒维耶根据观测资料独立计算得到了未知天体的位置,公开发表。(计算稿纸量超过10000页) 勒维耶四处奔走，希望各大天文台能够进行观测，发现新行星.他们对勒维耶的计算大加赞赏，但却不愿意用望远镜观测搜索。 法国天文学家 勒维耶(1811-1877) 三、发现未知天体 新课讲授 1846年9月18日,勒维耶给伽勒写了一封信，希望伽勒帮助寻找新行星。 9月23日,得到柏林天文台台长恩克允许后，伽勒和达雷斯特就在离勒维耶预言的位置不到1°的地方，发现了一颗新的行星——海王星。9月25日，伽勒写信向勒维耶报告了发现新行星的消息。 德国天文学家 伽勒 (1812–1910) 新课讲授 三、发现未知天体 笔尖下发现的行星：海王星 发现海王星的科学家 英国天文学家 亚当斯(1819－1892) 法国天文学家 勒维耶(1811-1877) 德国天文学家 伽勒 (1812–1910) 四、预言哈雷彗星回顾 英国天文学家哈雷挑选24颗彗星，依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。 新课讲授 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致。于是几位学者用亚当斯和勒维耶列的方法预言另一颗行星的存在。 在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗行星——冥王星。 点击图片播放视频 冥王星的发现 疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？ 给我一个支点，我可以撬动地球。 ——阿基米德 一、“称量”地球的质量 如果有人说他能称出地球的质量，你信吗？ 我可以 天平 or 杆秤 一、“称量”地球的质量 英国物理学家卡文迪什 “称量”地球的质量 “称量”地球质量时，我们应该选择哪个物体作为研究对象？遵循哪些物理规律？需要忽略哪些次要因素？ 第一个称出地球质量的人 若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即 地面的重力加速度 g 和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G，就可以算出地球的质量M 。因此，卡文迪什被称为“第一个称出地球质量的人”。 算一算：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，试估算地球的质量。 方法一：重力加速度法(g、R） 科学真是迷